半导体行业2023Micro~LED产业技术洞察白皮书：技术突破在即，后端应用在望

2023 Micro-LED产业技术洞察白皮书 技术突破在即后端应用在望 国家第三代半导体技术创新中心（苏州）｜江苏第三代半导体研究院｜智慧芽联合发布 发布机构 国家第三代半导体技术创新中心（苏州）（以下简称国创中心）围绕落实国家科技创新重大任务部署，打造国家战略科技力量，以关键共性技术攻关为核心使命，促进各类相关创新主体和创新要素有效协同、形成合力，集聚全国优势力量为第三代半导体产业提供创新源头技术供给，输出高质量科技创新成果，辐射带动形成一批具有核心竞争力的创新企业，贯通创新链、技术链、人才链和产业链，培育发展新动能，加快我国第三代半导体产业创新能力整体跃升。国创中心于2021年3月获科技部批复支持建设，江苏第三代半导体研究院为其建设实施单位。 国创中心目前由郝跃院士担任首任主任，拥有核心团队80余人；建有研发和产业化场地2.1万平米，建成材料生长创新平台、测试分析与服役评价平台等公共服务平台；构建政产学研用深度融合的技术创新体系，已设立17家联合研发中心，围绕国家重大战略及产业链关键共性技术，多次组织国内优势单位协同攻关，并承担江苏省、科技部重点研发任务。国创中心成立规模3亿元科技专项基金，支持中心项目孵化。目前已累计申请知识产权180余件，引进孵化第三代半导体企业11家。 智慧芽是一家科技创新信息服务商，致力于为全球创新企业和创新生态人群提供服务，提供创新数据以洞察信息，提供创新工具促进敏捷协作，以开放合作构建创新生态，实现“连接创新，突破边界”的使命和价值。 以机器学习、计算机视觉、自然语言处理（NLP）等人工智能技术和大数据加工厂2.0的卓越能力为基础，智慧芽构建起丰富的产品和解决方案矩阵——面向知识产权人群提供包括专利数据库、知识产权管理系统在内的知识产权信息服务，面向研发人群提供研发情报库和竞争情报库，面向生物医药行业提供新药情报库、生物序列数据库、化学结构数据库等，面向金融机构提供企业科创力评估、产业技术链、专利价值评估等。此外，智慧芽还打造了智慧芽学社、咨询、创新研究中心等，为广泛的科技创新人群提供无限价值。 目录 01Micro-LED技术概览 02Micro-LED产业&竞争环境介绍 03Micro-LED重点技术解析 04Micro-LED典型企业技术布局 01 Micro-LED 技术概览 技术介绍 主要应用场景&市场规模技术发展史 技术创新概况 Micro-LED：芯片高集成、高密度和微小尺寸化，将成为LED未来的发展方向 Micro-LED：在一个芯片上集成高密度微小尺寸的 LED阵列 相比于已经大规模量产的LCD技术和OLED技术，Micro- LED几乎在各个技术维度上都有着非常优越的性能优势：长寿命，高对比度，可实现高分辨率，响应速度快，更广的视 角效果，丰富的色彩，超高的亮度和更低的功耗等。 Micro-LED、LCD和OLED参数对比 Micro-LED促使显示屏向轻薄化、小型化、低功 耗、高亮度方向发展 高反应速度的Micro-LED是如今非常热门的新一代的显 示概念，将成为LED未来的发展方向。 PolarizerGlasssubstrate ColourFilter PolarizerEncapsulation R GB Electrode FilmorGlassRGBMicroLED RGB R G B Electrode LiquidCrystalGlassSubstrate PolarizerBacklightModule TFTLCD OLEDlayer EIL/ETLEIL/ETL ElectrodeSubstrate OLED Substrate Micro-LED 图片均来源于网络，侵权可删除网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED：与LCD和OLED相比具有低功耗性能优势 LCD、OLED和Micro-LED功耗比 优势1：低功耗 Micro-LED采用三原色亚像素自发光的结构，LCD显示过 程中需要借助背光源到偏光片再到彩色滤光片，该显示过程中有大量能量损耗，两者相比，在显示应用中Micro-LED 的功耗是LCD功耗低的10%左右 Micro-LED采用无机材料发光，发光效率更高，OLED采 用有机材料发光，两者相比Micro-LED发光功耗低于OLED 在显示相同的画面，Micro-LED的功耗低于OLED，并且 远低于LCD 资料来源：MicroLEDDisplay，太平洋证券整理 优势2：高亮度 Micro-LED的亮度大约是LCD的30倍，OLED的60倍 Micro-LED的发光效率方面明显大于LCD 与OLED使用有机材料不同，Micro-LED在发光部分中使 用了氮化镓（GaN）材料，这种材料可以提供明显优于 OLED的亮度 理论上，Micro-LED亮度可以达到105cd/m2，远高于 LCD的3000cd/m2和OLED的1500cd/m2 Micro-LED：与LCD和OLED相比具有高亮度优势 LCD、OLED和Micro-LED 亮度（全彩）比较，cd/m2 资料来源：LED微显示技术[J],太平洋证券整理 Micro-LED：与LCD和OLED相比具有高分辨率 优势3：高分辨率 在Micro-LED显示技术下每一个Micro-LED都是一个能 够自发光的像素（Pixel），同时单个Micro-LED都在微米 级别，因此它可以做到非常高的分辨率 Micro-LED显示屏的像素密度可以做到1500PPI以上， 而LCD和OLED屏幕PPI约在800PPI和400PPI左右 5.5寸micro-LED屏幕PPI估算 其他潜在竞争者 Micro-LED:应用场景覆盖显示、穿戴设备、智能终端等场景 潜在技术支持单位 智能手机 车载显示 智能手表 头戴微显示&眼镜 Micro-LEDTV 2021年 2022年 2024年 2025年2027年 Micro-LEDTV持续降低成本 Yole&其他网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED显示应用场景预计率先实现较大规模化市场增长 随着Micro-LED相关的红光芯片、转移、全彩显示等关键技术的突破和逐渐成熟，商业化和产业化成本大幅度降低，芯片良率进一步提高，Micro-LED预计将率先实现后端的显示场景应用 2023-2026年Micro-LEDAR眼镜显示器芯片产值预测Micro-LED显示产品应用举例 4541 5 0.1 2 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2023年2024年2025年2026年 数据来源：集邦咨询 产品名称发布时间产品特色 OppoAirGlass 2021年 单目绿色 雷鸟智能眼镜2021年双面彩色 小米智能眼镜 2021年 单目绿色 ToozESSNZBerlin2022年单目绿色 Mojoshield 2022年 单目绿色 三星大屏电视（展会）2018-2022年搭载自发光LED模块 在较多的Micro-LED显示应用中，微型显示器应用场景（例如VR穿戴、智能手表等）是继大型显示应用场景之后的另一重点应用场景 预计在2026年Micro-LEDAR眼镜显示器芯片产值高达41百万美元 目前Micro-LED芯片已在眼镜、电视等显示场景实现产品化，但大部分产品受价格限制，大部分产品处于概念阶段，还未实现大规模市场推广 网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED显示器及其芯片等零配件行业受下游应用市场影响，增幅潜力大 2022-2026年全球Micro-LED显示器芯片产值预测全球Micro-LED显示器出货量预测 5000 4000 CAGR204% 3000 2000 1000 0 4582 54 2022年2023年2024年2025年2026年 数据来源：集邦咨询数据来源：Omdia 2022年Micro-LED大型显示器芯片产值将达到5400万美元，至2026年有望升至45亿美元，年复合增长率为204%，市场增幅空间大 受智能手表和高端电视市场需求影响，全球微型发光二极管(Micro-LED)显示器的�货量将从2020年微不足道的水平飙升至1600多万片，市场需求潜力大 网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED企业之间主要通过投融资和技术合作方式形成各自技术供应链 许多显示器制造商正在与领先的LED制造商和技术供应商合作：各显示器技术供应链正在形成 战略投资 技术合作 信息来源于Yole&其他网络平台，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED各大主流厂商合作和供应链关系 主流厂商合作和供应关系 以三星为中心的合作 &供应链 苹果供应链 Yole&网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 各国出台专项扶持政策，国内政策支持持续利好 2017年7月，环保部发布 《关于汞的水俣公约》，从2021年起，中国将淘汰 《关于汞的水俣公约》要求的含汞电池荧光灯产品的生产和使用 2016年12月，发改委发布《“十三五”节能环保产业发展规划》，推动半导体照明节能产业发展水平提升，加快大尺寸外延芯片制备、集成封装等关键技术研发 期间国务院、财政部、科技部、工信部、住建部等多个部分发布促进半导体照明节能工程政策 2006年，国务院发布 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》2008年1月，财政部发布《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》 2021年“十四五”规划中提出，“新型显示与战略性电子材料”重点专项里面特别强调，第三 代半导体是其重要内容，项目涵盖新能源汽车、大数据应用、5G通讯、Micro-LED显示等关键技术 2003年，我国“十五”科技攻关计划“半导体照明产业化技术开发”重大项目正式立项 2003年 中国 2006-2008年 2009-2012年 2016年 2017年 2021年 2000年 2002年 2014年 2002-2019年 2002年-2019年，美国共计出台了23项第三代半导体相关的规划政策，总投入经费超过22亿美元。美国半导体行业协会（SIA）和半导体研究公司（SRC）联合发布《半导体十年计划》报告，呼吁美国政府在未来十年内增加两倍的联邦拨款（即每年增加34亿美元）用于半导体研究 奥巴马宣布成立“下一代电力电子技术国家制造业创新中心”，发展宽禁带半导体电力电子技术，提供7000万美元财政支持 美国能源部在NGLI计划的大框架下，制定了促进LED产业发展的核心政 策——固态照明研发计划(SSL计划) 制定有关GaN和SiC 的开发项目 美国 1998年 2004年 2008年 2016年 2021年 2022年 启动“有助于实现节能社会的新一代半导体研究开发”的GaN功率器件开发项目，为期5年，第一年预算10亿日元 提出新一代节能器件技术战略与发展规划，将采用SiC、GaN等宽禁带半导体器件进一步降低功耗 制定与完善《照明用白色LED测光方法通则》，成为目前唯一针对照明用白光LED所制定的测量标准 日本经济产业省发布“半导体和数字产业发展战略”，鼓励功率半导体GaN材料的创新 日本开始实施推动半导体照明技术发展及产业化的“21世纪光计划”，是世界上最早启动LED产业政策的国家之一 开展GaN半导体发光机理的基础研究、用于同质外延生长的大面积衬底等 日本启动“下一代绿色功率半导体”项目，针对8英寸SiCMOSFET器件模组和8英寸SiC衬底技术开发 日本 网络公开信息，智慧芽&第三代半导体研究院整理 Micro-LED技术性能优 市场潜力大 政策环境好 技术创新趋势 Micro-LED技术发展史：近几年陆续有显示产品面市，国内研究热度较高 ①京东方宣布与美国R